CRISPR Yapımı Mutfak: Genetik Mühendisliği Yediklerimizi Nasıl Değiştiriyor?
Halihazırda piyasada bulunan hayvansız süt ürünleri ve ikna edici vejetaryen et ikameleri ile biyoteknolojinin gıda sektörünü nasıl değiştirebileceğini görmek çok kolay. Genetik mühendisliğindeki ilerlemeler, tüketiciler için sağlıklı ve çevre için daha sağlıklı olan zulüm içermeyen ürünler üretmek için mikroorganizmalardan yararlanmamızı sağlıyor.
Yenilikçi gıdaların en umut verici kaynaklarından biri, doğal olarak çok çeşitli lezzetli ve besleyici proteinler, yağlar, antioksidanlar ve lezzet molekülleri üreten çeşitli bir organizmalar alemi olan mantarlardır. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Lab) Biyobilimler Alanı’nda çalışan şef-biyomühendis Vayu Hill-Maini, mantarlarda zaten mevcut olan genlerin değiştirilmesiyle elde edilebilecek yeni tatlar ve dokular için birçok olasılığı araştırıyor.
Soldaki petri kabı doğal koji küfünü içerirken, sağdaki petri kabı daha yüksek düzeyde ergothioneine adı verilen bir besin maddesi ve daha fazla heme – birçok organizmada bulunan, ancak özellikle hayvan dokularında bol miktarda bulunan ve ete kendine özgü bir lezzet veren demir bazlı bir molekül – içerecek şekilde tasarlanmıştır. Kredi: Marilyn Sargent/Berkeley Laboratuvarı.
UC Berkeley’de biyomühendislik uzmanı Jay Keasling’in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak çalışan Hill-Maini, “Bence sentetik biyolojinin temel bir yönü, belirli şeylerde gerçekten iyi olmak üzere evrimleşmiş organizmalardan faydalanmamızdır” dedi. “Yapmaya çalıştığımız şey, mantarın ne ürettiğine bakmak ve bunu ortaya çıkarıp geliştirmeye çalışmak. Bence bu, çok farklı türlerden genler getirmemize gerek olmadığı konusunda önemli bir bakış açısı. Bir şeyleri nasıl bir araya getirebileceğimizi ve zaten var olanı nasıl ortaya çıkarabileceğimizi araştırıyoruz.”
Mantarlarda Genetik İyileştirmeler
Hill-Maini ve UC Berkeley, Joint BioEnergy Institute ve Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability’deki meslektaşları, Nature Communications dergisinde kısa süre önce yayınlanan makalelerinde, Doğu Asya’da yüzyıllardır nişastaları sake, soya sosu ve misoya fermente etmek için kullanılan ve koji küfü olarak da bilinen Aspergillus oryzae adlı çok hücreli bir mantar üzerinde çalıştılar. Ekip ilk olarak koji küfü genomunda tutarlı ve tekrarlanabilir değişiklikler yapabilen bir gen düzenleme sistemi geliştirmek için CRISPR-Cas9 kullandı. Bir düzenleme araç seti oluşturduktan sonra, küfü bir gıda kaynağı olarak yükselten modifikasyonlar yapmak için sistemlerini uyguladılar.
Hill-Maini ilk olarak, birçok yaşam formunda bulunan ancak en çok hayvan dokusunda bulunan, ete rengini ve kendine özgü lezzetini veren demir bazlı bir molekül olan heme üretimini artırmaya odaklandı. (Sentetik olarak üretilen bitki türevi bir heme aynı zamanda Impossible Burger’e ete tat verme özelliğini kazandıran şeydir). Daha sonra ekip, sadece mantarlarda bulunan ve kardiyovasküler sağlık yararlarıyla ilişkilendirilen bir antioksidan olan ergotiyonin üretimini artırdı.
İlk yazar Vayu Hill-Maini, Emeryville, Kaliforniya’daki Joint BioEnergy Institute laboratuvarında. Kredi: Marilyn Sargent/Berkeley Lab
Bu değişikliklerden sonra, bir zamanlar beyaz olan mantarlar kırmızıya dönüştü. Fazla suyun uzaklaştırılması ve öğütme gibi minimum hazırlıkla hasat edilen mantarlar bir köfte şeklinde şekillendirilebiliyor, ardından kızartılarak cazip görünümlü bir burger haline getirilebiliyor.
Hill-Maini’nin bir sonraki hedefi, küfün dokusunu kontrol eden genleri ayarlayarak mantarları daha da çekici hale getirmek. “Hücrelerin lif benzeri morfolojisini değiştirerek dokuyu keşfetmek için çok yer olduğunu düşünüyoruz. Böylece, liflerin yapısını daha uzun olacak şekilde programlayabiliriz ki bu da daha et benzeri bir deneyim sağlayacaktır. Daha sonra ağız hissi ve daha fazla beslenme için lipit bileşimini artırmayı düşünebiliriz.” Çalışma sırasında UC Berkeley’deki Miller Temel Bilim Araştırma Enstitüsü’nde araştırmacı olarak görev yapan Hill-Maini şunları söyledi “Mantara daha fazla nasıl bakabileceğimiz ve bilirsiniz, gıda için yapısını ve metabolizmasını nasıl değiştirebileceğimiz konusunda gerçekten heyecanlıyım.”
Bu çalışma, yeni gıdalar yaratmak için mantar genomlarından yararlanma yolculuğunun sadece başlangıcı olsa da, bu organizmaların mevcut et ikamelerinin karmaşık içerik listelerinden ve kültürlenmiş etin piyasaya sürülmesini engelleyen maliyet engellerinden ve teknik zorluklardan kaçınan, yetiştirilmesi kolay protein kaynakları olarak hizmet etme konusundaki büyük potansiyelini göstermektedir. Ek olarak, ekibin gen düzenleme araç seti, bir bütün olarak sentetik biyoloji alanı için ileriye doğru büyük bir adımdır.
Şu anda çok çeşitli biyo-üretim ürünleri, mantar ve küfün tek hücreli kuzenleri olan mühendislik ürünü bakteri ve mayalar tarafından üretilmektedir. Ancak insanlığın mantarları doğrudan yemek ya da miso gibi temel gıdalar yapmak için evcilleştirme konusundaki uzun geçmişine rağmen, çok hücreli mantarlar genomlarının çok daha karmaşık olması ve gen düzenlemeyi zorlaştıran adaptasyonlara sahip olmaları nedeniyle henüz aynı ölçüde tasarlanmış hücresel fabrikalar olarak kullanılmamıştır. Bu makalede geliştirilen CRISPR-Cas9 araç seti, koji küfü ve birçok akrabasını kolayca düzenlemek için temel oluşturmaktadır.
Kızartma sonrası küçük koji kalıp köftesi. Kredi: Vayu Hill-Maini
Berkeley Lab’da kıdemli bir bilim insanı ve UC Berkeley’de profesör olan Jay Keasling, “Bu organizmalar yüzyıllardır gıda üretmek için kullanılıyor ve karbonu, bira mayası veya E. coli gibi klasik bir konakçı kullanarak üretilmesi neredeyse imkansız olanlar da dahil olmak üzere çok çeşitli karmaşık moleküllere dönüştürmede inanılmaz derecede etkililer” dedi. “Bu araçların geliştirilmesi yoluyla koji küfünün kilidini açarak, gıdalar, değerli kimyasallar, enerji yoğun biyoyakıtlar ve ilaçlar yapmak için kullanabileceğimiz devasa yeni bir konakçı grubunun potansiyelini ortaya çıkarıyoruz. Bu, biyo-üretim için heyecan verici yeni bir yol.”
Laboratuvar ve Mutfak Arasında Köprü Kurmak
Hill-Maini, aşçılık geçmişi göz önüne alındığında, yeni nesil mantar bazlı ürünlerin sadece lezzetli değil, aynı zamanda sofistike zevklere sahip olanlar da dahil olmak üzere müşteriler için gerçekten arzu edilir olmasını sağlamaya heveslidir. Ayrı bir çalışmada, o ve Keasling, Kopenhag’daki iki Michelin yıldızlı bir restoran olan Alchemist’teki şeflerle işbirliği yaparak bir başka çok hücreli mantar olan Neurospora intermedia’nın mutfak potansiyeliyle oynadılar. Bu mantar Endonezya’da geleneksel olarak tofu gibi diğer gıdaların yapımından arta kalan atık ürünleri fermente ederek oncom adı verilen temel bir gıda üretmek için kullanılıyor. Artıkları protein açısından zengin bir gıdaya dönüştürme kabiliyetinden etkilenen bilim insanları ve şefler, Alchemist test mutfağında bu mantarı inceledi.
N. intermedia’nın büyüdükçe birçok enzim ürettiğini ve salgıladığını keşfettiler. Nişastalı pirinç üzerinde yetiştirildiğinde, mantar pirinci sıvılaştıran ve yoğun bir şekilde tatlı hale getiren bir enzim üretiyor. Hill-Maini, “Güzel, çarpıcı turuncu renkli bir lapa yapmak için sadece üç malzemeyle – pirinç, su ve mantar – bir süreç geliştirdik” dedi. “Bu, tadım menüsünde mantar kimyasını ve rengini bir tatlıda kullanan yeni bir yemek oldu. Bence bu, laboratuvar ile mutfak arasında bir köprü kurma fırsatı olduğunu gösteriyor.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Derleyen: Figen Berber
CRISPR ile Düzenlenmiş Domuz Böbreği İlk Kez Yaşayan Bir Kişiye Nakledildi